刀具课程设计说明书(完整版).

矩形花键拉刀及成形车刀设计说明书
目录
1。

前言 (1)
2。

绪论 (2)
3.刀具设计
3.1圆孔式拉刀的设计过程 (3)
3。

2 矩形花键铣刀的设计 (8)
4．小结 (15)
5．致谢 (15)
6．参考文献 (15)
1、前言
大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联.为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

我的课程设计课题目是矩形花键拉刀与矩形花键铣刀的设计。

在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识,比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。

我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。

由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至。

2、绪论
2。

1刀具的发展
随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率，中国加入WTO后，各行各业面临的竞争越来越激烈，一个企业要有竞争力，其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国，其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度，都离不开刀具。

目前,在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。

随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对先进刀具的需要量将会有大幅度的增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展
2。

2本课题研究的目的
课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节,而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力,是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。

通过本课题设计可以达到以下目的:
1。

综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某个刀具合理的工艺路线，具备设计中等复杂刀具零件的能力。

2. 能根据被加工零件的技术要求,运用刀具设计的基本原理和方法，掌握一些专用刀具
设计方法，完成刀具结构设计，提高刀具设计能力。

3。

熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料,掌握一定的工艺制订的方法和技巧。

4。

进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/engineer软件应用能力（造型设计与自动编程）﹑仿真模拟软件的应用。

3刀具设计
(一）圆孔拉刀的设计
1. 前言
用于拉削的成形刀具.刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。

当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。

拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等,生产率很高.圆孔拉刀一般用来加工2~4级精度的孔。

圆孔拉刀按受力方式不同，可分为拉刀和推刀。

圆孔拉刀可设计为普通拉削方式、轮切式和综合轮切式的结构。

此设计选用了综合轮切式圆孔拉刀。

2、圆孔式拉刀由非工作部分和工作部分组成.
圆孔式拉刀由非工作部分和工作部分组成
2、1非工作部分包括以下几部分：
(1）柄部
图1 拉刀柄部
供拉床夹头夹住以传递动力.其直径应比拉削前的孔径小0。

5mm。

柄部形状如图1。

（2）颈部
连接柄部与其后各部分.
（3）过渡锥使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用.
(4）前导部起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一齿负荷太大而损坏。

其直径d4应等于拉削前前孔的最小直径d min，长度一般等于拉削孔的长度，但不小于40mm。

（5）后导部保持拉刀最后的正确位置,防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。

其直径等于拉削后孔的最小直径d min，长度等于（0.5-0。

7）l0,但不小于20mm。

（6)支托部防止长而重的拉刀自重下垂,影响加工质量和损坏刀齿。

2、2工作部分
3
3、 圆孔拉刀的参数选择和设计计算
3。

1选择拉刀材料及热处理强度
参考附录表5选W6Mo5Cr4V2高速钢按整体式制造拉刀.
拉刀热处理硬度：刀齿及后导部 63。

-66HRC ；前导部 60-66HRC;前柄 45—58HRC 。

3。

2确定拉削方式
综合式拉刀较短,适用于拉削碳钢和低碳钢，拉削精度和表面质量并不低于其他方式,且拉刀耐用度高。

因此，选择综合式拉削 3。

3选择刀齿几何参数
查表4-2、4-3得： 刀具前角
017λ=，精切齿与校准齿00
5γ= 刀具后角：粗切齿
110.1
2.5a a
b =±=
细切齿
010.50.2
2a a b =±=
校准齿
1
0.50.31a a b
=±=
3.4确定校准齿直径
max
m d
=40。

025；&=0。

001
x
d =max
m d
+&=40。

035
3.5确定拉削余量、计算余量
拉削前预制孔为钻孔，查表4-1可知切削余量 l d A m )2.0~1.0(005.0+='=（0.005*60+0。

15
)mm=1.25mm
按GB1439-78《锥柄长麻花钻》取Ø39mm 的钻头.这样，实际拉削余量为
min (40.03539) 1.035ox w A d d mm =-=-=mm
3.6选取齿升量
按表4-4，我们先取粗切齿的齿升量=
f a 0.05mm
3。

7设计容屑槽 3。

7。

1 计算齿距 初切齿与过度齿齿：
(1.25(1.2 5.67~9.48P mm ===， 取标准值为: 9P mm =
精切齿与校准齿齿距：(0.6~0.8)(5.4~7.2)j x P P P mm === 取
mm
P P x j 7==
3。

7。

2 选取容屑槽形状
选取 曲线齿背的槽形,粗切齿和过度齿取深槽，h=4mm 精切校准齿齿距取基本槽，h=2。

5mm 3. 3 .7。

3检验容屑条件查4—10得容屑系数K=3.0，则
显然h h <'，容屑条件校验合格
1.13 3.91h mm '===
3.8检验同时工作齿数 照表4-7计算
40/9 4.44r
l P ==，min max 4,5e e Z Z == 满足了同时工作齿数3~8为宜
的条件，校验合格确定分屑槽参数 3。

9确定分屑槽参数
查表4—12当min 39,o d mm =槽数12k n =，
槽宽min 9090sin (0.3~0.7)39sin (0.3~0.7) 5.610
o k a d mm mm n ︒︒=-=⨯-= 切削宽度min 90902sin (239sin 5.6) 6.610w o k a d a mm mm n ︒︒
=-=⨯⨯-=
因a a w >，可使拉削表面质量较好,前后刀齿重叠拉削而无空隙 三角形槽按表4—11设计，40o
d mm =，
槽数n=o d π)6
1
~71(=(26.9~31.4)=23取偶数即n=24
槽宽b=1~1.2mm,深mm h 5.0='，槽形角︒≥90ω 前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列。

3. 10选择拉刀前柄
按表4—17，选用∏型-A 无周向定位面的圆柱形前柄，取136d mm =，卡爪处底径
227d mm =。

拉刀无需设后柄。

3。

11校验拉刀强度
按表4-20，4-21，4—22计算最大拉削力，根据综合式拉削特点，拉削厚度
220.050.1c f a a mm ==⨯=
查表4-22可知
'242z
f
=
查表4—21可知012341.27 1.15 1.1311k k k k k =====
∑-'
=343210max max 10*K K K K K Z a
F F e w
Z
=3502425 1.27 1.15 1.1311102
KN π
-⨯
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=156。

84KN 拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为
2
2
222min 29572.564
4
r d A mm mm ππ⨯=
=
=
危险断面部位的拉应力为
max min 156.84
0.274572.56
r F GPa GPa A σ=
== 按表4-25Qsi3—1圆拉刀许用应力GPa 35.0][=σ,显然][σσ<，拉刀强度校验合格 3。

12确定拉刀齿数和每齿直径尺寸
取过度齿与精确齿齿升量递增为:0.030，0.025,0.020，0.0175,0.015，0.015.共切除余
2(0.0300.0250.0200.01750.0150.015)0.245g j A A mm mm +=+++++=
其中，前2齿齿升量大于f a 2
1
，可属于过度齿，后4齿齿升量较小，属精切齿.
粗切齿齿数按下式计算后取整为
()
1.0430.245
11922*0.05
g j c f
A A A z a -+-=
+=
+=
粗切齿过度齿,精切齿共切除余量［（9-1）*2＊0。

05+0.22]mm=1。

02mm 剩下(1。

035-1.02）mm=0。

015mm 未切除,故需设一个精切齿切到要求的尺寸
按表4—14取校准齿7个，其直径尺寸
ox
d 已在前面计算确定了。

这样，拉刀总齿数为925723c g j x Z Z Z Z +++=+++= 装配图中按齿号列出了各齿
直径尺寸及其公差 3. 13设计拉刀其他部分
按表4-19：
前柄 11110,368l mm d f mm ==
颈部
2321157535151100.535.5l m Bs A l mm d d mm
=+++=++-==-=
过渡锥 315l mm =
前导部 44min 40,397w l mm d d f mm === 后导部 77min 20,407m l mm d d f mm === 拉刀前柄端面至第一刀齿的距离
114(10515753540)270L l m B s A l mm mm '''=++++=++++= 3. 14计算和校验拉刀总长
粗切齿和过度齿长 59*(92)99l mm mm =+= 精切齿与校准齿长 67(47)84l mm mm =⨯+=
拉刀总长 1567270998420473L L l l l mm '=+++=+++=
按表4—26允许拉刀总长为0241200d mm =,显然，此拉刀短得多，所以长度校验合格。

3.15制定拉刀技术条件 应根据本章二.
主要内容应列入拉刀工作图中，具体见装配图
3。

16绘制拉刀工作图
图3
矩形花键铣刀的设计
1。

前言
成形铣刀是用来加工成形表面的专用刀具,如加工凹凸圆弧面的成形铣刀以及加工齿轮用的盘形齿轮铣刀等.它和车刀一样，其切削刃廓形是根据工件的成形表面形状设计计算的.由于铣削时同时参加工作的切削刃总长度较长,且无空行程,而使用的切削速度也较高,故加工生产率高，表面粗糙度值小,得到了广泛应用。

2。

原始条件
被加工零件如图2.所示，工件材料为:45钢；硬度HBS230 ;强度σb = 700Mpa；工件长度L=50mm。

图4
3 矩形花键铣刀的参数选择和设计计算 3。

1选择铣刀材料
成形铣刀材料一般用高速钢，采用W18Cr4V 。

3.2 对零件进行工艺分析
分析零件廓形，可看出该廓形对称且在1点曲线陡直。

根据坐标可知该点的主偏角kr 1
为22.5°,如果取铣刀齿顶处后角αf =12°,则可求出 α1f =arctan （tan αf sin kr 1）=4.65°
由于该廓形两边界的主偏角22.5°均为 ,其大小恰当，并能保证铣刀两端主后角都不致太
小
,
故
无
须
偏
置。

图5
4 铣刀齿形高度h 和宽度b
(12)34w h mm mm h =+=取h=5mm
B 取略大于零件宽度 B=10
5确定容屑槽底形式
由于工件廓形是对称的形状，查表3—3,槽底应采用加强Ⅳ型。

6确定铣刀孔径
按表3—4,当铣刀宽度B=20mm 时，可取d=27mm 。

7 初选铣刀外径
按表3—5，当d=27mm ，h=5mm 时，可初选铣刀外径d 0=65mm. 8 初选铣刀齿数
按表3-6,当铣刀h=5mm, d 0=65mm,d=27mm 时，可初选Z k =12. 9 确定铣刀的后角及铲削量
3.9.1确定铣刀后角f
a
铣刀后角f
a 一般选0
8
15f
a =验算侧刃角公式为tag f
a
=tag f a sin a
所以取f a =012 0
04a =可以满足方程
3.9.2确定铲削量
铲削量为 K=(лd 0/Z k ）tan αf =3.60mm
1(1.3 1.5) 4.68 5.4k k == 取15k =
10 确定容屑槽底半径
r=л［d 0-2（h+k)］/(2AZ k ) 铣刀铲磨，取A=4,代入有关参数 []
642(43) 1.632412
r mm π-+=
=⨯⨯ 取r=2mm
11 确定容屑槽角
取θ=25°。

12 确定容屑槽底形状和深度
按铣刀的外径、孔径、宽度,初步画出铣刀的轴向剖面图。

如图3所示.
作距齿顶为H=h+r=11。

5mm 且平行于铣刀轴的直线，再距切削刃为H1=K+r=4.9mm ，作切削刃的平移曲线,如图中的点划线所示，然后作一低于平移曲线的折线，既为铣刀槽底，其具体尺寸如图3所示。

13 校验铣刀刀体强度 13.1校验刀体强度
2152827
110.513.5
2
2
H d
m d d
---⨯-==
=≤=满足刀体强度
13。

2校验刀齿强度
00(2)0.5(2)310.24k z
H H c d d z z π--=≈=
14校验铲磨齿形时砂轮是符合下一个刀齿发生干涉 采用图3-5所示方法进行校核，结果不发生干涉 15确定内孔刀尺寸及键槽尺寸
根据附录表-1可知当内孔直径d=27时t=22。

0;'
129.8t = 根据附录表—3可知当刀体宽度L 《22可采用无内孔空刀
16确定铣刀的技术条件
铣刀材料选用W18Cr4V ，热处理硬度为63-66HRC 。

确定铣刀的齿形用样板检查,透光度不大于0.07mm 。

铣刀外径d o 公差为h15,铣刀宽度B 公差为h12,铣刀孔径d 公差为H7。

切削刃的径向及端面跳动公差为0。

03mm ，刀体端面跳动公差为0.02mm ，前刀面的径向性只许凹入且公差为0。

06mm 。

17铣刀工作图
图6
通过本次金属切削刀具课程设计我学到了：在设计过程当中，我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD、PRO/E的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。

我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补.使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。

而且:
（1）通过本次设计活动将理论与实践结合起来，巩固和加深所学的理论知识；
（2）在整个设计过程中的各个环节可以更好的培养我们的创新思维能力、观察分析能力、工程实践能力及综合能力。

（3）加强了对自己专业的深刻认识，对金属切削刀具有了新的认识。

通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。

为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

通过这次实践机会,我熟悉了拉刀的结构及其功能，将理论知识运用到实践中，并且学会利用图书资料及网络材料查询自己需要的知识，总体上提高了设计能力。

本次设计是在辛老师的悉心指导下完成的.他学识渊博、工作务实、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感染了我，值得我终身学习。

他无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。

在今后的学习和生活之中,老师的教诲必将激励我不断奋发向上。

同时也要感谢与我相关的课题组的同学,他们在设计中给了我很大的帮助,和他们的讨论时常使我豁然开朗，他们给了我很多很好的设计建议，使我的设计加快了进程。

在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示深深的谢意！
6．参考文献
1刘华明. 金属切削刀具设计简明手册。

北京：机械工业出版社。

1947
2沈鸿。

机械工程手册 . 金属切削刀具部分。

北京: 机械工业出版社。

1980
3沈鸿。

机械工程手册。

材料部分. 北京：机械工业出版社。

1980
4乐兑谦.金属切削刀具北京：机械工业出版社 2005
5上海市金属切削技术协会编金属切削手册上海科学技术出版社 1982 5
6实用刀具图册北京：机械工业出版社1984
7公差与配合手册北京:机械工业出版社2000
8刀具课程设计手册哈尔滨工业大学 1981
9拉刀设计与使用北京：机械工业出版社1984
10 庞学慧、武文革、成云平.《互换性与测量技术基础》。

北京：国防工业出版社。

2006。